现代配电网：零秒除障 第一时间复电

来源：中华网新闻网       日期：15.09.28

  中电新闻网 记者  赵雅君      目前，过能源局发布《配电网建设改造行动计划（2015~2020）》，明确全面加快现代配电网建设，2015年~2020年配电网建设改造投资不低于两亿元。

        配电自动化是提高配电网供电可靠性的主要途径之一，该技术始于20世纪80年代，是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统。经过近30年发展，已经日益成熟起来。我国香港、经济较发达国家地区的配电网负荷已进入平稳发展期，法国、日本的配电自动化覆盖率分别达到90%和100%。

        我国香港：香港电力由中华电力有限公司和香港电灯有限公司提供。其中，中华电力有限公司负责九龙、新界、大屿山及大部分离岛地区供电，供电范围约占香港总面积的90%，覆盖全港80%人口。香港规定，66千伏及以上输变电设备为输电设备，66千伏以下输电设施为配电设备。

          香港拥有强大的输配电网络，中华电力有限公司已建成梅花多还网络，实现两供一备、一供一备，配网与主网一样选用带操作机构的断路器。同时，电缆环网网络全部配置光纤纵差保护，可以实现零秒切出故障，5分钟内完成配电。

           中华电力有限公司贯彻“第一时间恢复供电”的服务理念，针对低压线路的停电，购置了多台流动发电车，采用先恢复用户供电后抢修的方式，减少对用户停电时间。同时，为满足用户快速恢复供电需求，公司设置了不同容量（100KVA、400KVA、500KVA、1MVA、3MVA）的流动发电机，全面实现配电网自动化，供电可靠程度高达99.99%。再2003~2005年间，一般客户每年平均以外停电时间5.37分钟。

           新加坡：新加坡配电网用电负荷已趋于饱和，2006年最高用负荷5624兆瓦，供电用户数约124万户。配电网自动化、信息化水平位于世界前列，供电可靠率达99.9997%，2001年输配电系统平均停电时间1分钟，而且全部实现电缆化、全户内配置装置。新加坡配电规划的理念是“经济、可靠、及时、迎合需求”，规划方法强调电网运行与维护的简洁性、网络拓展的灵活性和网络可靠性、安全性、经济性的综合考虑。

            新加坡在20世纪80年代中期投运大型配电网数据采集与监视控制系统（SCADA），在90年代加以发展和完善，其规模最初覆盖其22千伏配电网的1330个配电所，目前已将网络管理功能发展和完善，其规模最初覆盖其22千伏配电网的1330个配电所，目前已将网络管理功能扩展到6.6千伏配电网。朱占年度平均可用99.985%。为使故障恢复时间最小化，并有效利用设备节省工程领域的劳动，新加坡电力公司将配电自动化系统发展到旗下所有22个分公司。

            为应对配电网面临的新环境，新加坡发展了高级配电自动化系统（Advanced DAS）。ADAS已经在新加坡一些地区正式投入使用。通过利用ADAS掌握的配电网进行精确运行情况，新加坡电力公司正在着眼发展配电设备的高级应用及电力供应的可靠性管理技术。

            为满足对电能质量更高的要求及缓解大范围分布式电源对大电网的冲击，新加坡电力公司发展了支持实时检测配电线数据的ADAS系统以对电能质量进行管理，这种实时检测功能利用IT技术实现。在ADAS内，装备了大量带有内置传感器的开关，这些开关被用来监视并测量配电网的零序电压和零序电流。同时，带有TCP/IP接口的RTU可以对测量的数据进行计算并通过光纤网络把数据传输回中心控制系统，这些高级RTU功能的实现也完善了ADAS的整体系统结构。ADAS通过RTU实现的高级功能主要分两类：电能质量监测和故障现象预警。

            美国：美国是配电自动化发展成熟的国家之一，其重心在于提高供电可靠性，减少停电时间，改善对客户的服务质量，增加客户满意度。

            1994年，美国长岛地区LILCO公司对120条故障已发配电线进行自动化改造，是美国最早建设的配电自动化系统。此后，卡罗兰纳Progress  Engery公司、南加州Edison公司、底特律Edison公司、德州Oncor公司、Albama电力公司等先后建设了配电自动化系统。2004年以后，随着基于Scada-mate开关的IntelliTEAM II系统的安装，Oncor公司开始大规模建设，至今建设了900MHZ无线网络，用于配电自动化系统（Advanced  Metering System,AMS)通信。无线网络AMS路由器分别与安装在变电站内自动化数据转发器与AMS数据转发器连接，通过光潜通道与配电自动化主战与AMS主站通信。配电自动化与抄表数据在无线网络里是混合传输的，而变电站与控制中心之间由不同的通道传输。这样，既减少了分支通信网的投资，又可以保证配电网监控数据传输的实时性。

            Alabama电力公司于1991年开始实施配电自动化，现已覆盖645个配电变电站（占96.6%)、648个柱上开关、190个电缆环网开关、818各线路补偿电容装置与82个应急电源。2009年底，Alabama电力公司与美国能源部、美国电力科学研究院合作建设综合配电管理系统（IDMS）平台，通过获取高季度表系统、变电站自动化系统、配电自动化系统的数据来优化配电网系统性能，提高服务质量。系统包括SCADA、AM/FM/GIS、停电管理、作业管理、用户投诉处理等诸多子系统，具有电压/无功控制、培训模拟、潮流分布分析、停电分析、停电预警、电力设备动态分析等高级应用功能。

          法国：法国电网调度机构分为三级：国家调控中心、大区调控中心和区域配电网调控中心。其中，国家调控中心、大区调控中心属于法国输电公司（RTE），区域配电调控中心属于法国配电公司（ERDF)。ERDF在配电网建设方面非常重视配电网自动化，早期已实现了配电网自动化全覆盖，主要采用馈线自动化模式，遥控操作通过GPRS短信实现。

           2008年，ERDF开始在区域调控中心开发部署新一代的配电网自动化系统，配电网故障实现故障诊断分析、故障定位、故障区域隔离、网络中沟及供电恢复，2010年底完成对所有30个ACR的部署，缓解了配电网稳定运行和配电网调控所有面临的压力。然而，法国尽管配电自动化实现全覆盖，但其配电网遥控开关率不高（8.2%），单靠配电自动化系统很难实现故障的精确隔离。因此，法国采用调度员遥控开关与现场人员就地操作开关相结合方式缩小故障隔离区域。本着经济、简洁和高效原则，因地制宜，ERDF精确规划遥控开关的布局，合理规划遥控开关的安装位置、数量和有限程度。城市和农村自动化控制的标准不同，每条馈线遥控开关数量也有所区别（城市为3~4台，农村为2~3台）。

           同时，采用远程故障信息采集与就地检测相结合的方式，实现故障的准确定位；采用远程控制与就地控制相结合的方式，缩小故障的隔离范围。通过馈线自动化功能与机械化维修队伍相结合方主力电网故障，做到故障的精细分析，准确隔离和快速恢复供电，50%以上的故障恢复供电时间不超过3分钟。

          德国：德国电网是欧洲书店协调联盟（UCTE）中最大的电网和电力供应的重要枢纽。再输配电网方面，德国较少重视配电网自动化，二是重视加强配电网的网络结构。

          高压电网充分考虑了储备容量，尤其是电网的热备用容量。电网公司必须留有1%的热备用容量，热配用的时间为2小时。这些用容量分成三块，电厂、店里经销商和系统本身各备一份，三者分别签入供电合同，这样，整个系统的备用容量总量不必很大，但十分不合理，因而显得相当富裕。

           中压及以上电网全部采用N-1原则（即必须保证在任何状况下失去一路电源时，余下N-1各元件仍然能保证对用户的供电，这里N≥2）规划和建设，城市汇总演绎上点网100%实现电缆化，农村中压以上80%采用直埋电缆，其余20%为架空集束绝缘导线。电缆都装有电缆故障指示器，并采用单芯组合方式，缓中普遍采用哪个负荷开关和有载率一般小于60%，所以在故障中能够短时满足120%的负载率。同时，计算机软件得到广泛应用，如开关状态评估、故障处理、基于可靠性的检修维护、网络薄弱环节和瓶颈分析、运行方式优化、供电质量统计等。德国建立了统一标准的可靠性管理分析数据库，对中低压网络的各种数据可以做到随时录入计算分析。

            出供电质量标准严格，德国非常重视优质服务。以德国莱茵集团（RWE）为例，RWE公司的供电区域内有100个配电公司和34各故障处理小组，每组6人，都是经验丰富的人员，配有装用车辆和工具。故障处理小组分布在供电区的各个地段，故障和用户的信息首先传送到调读控制中心，控制中心根据故障的位置，通知最近的小组前去处理。一般情况可以有网络的负荷开关切换恢复对大部分用户的供电，90%的故障都可以在1小时内解决。此外，还设立了电话服务中心。

            日本：日本电网按照电压等级分为：500千伏、220千伏、66千伏、22千伏、6.6千伏和100千伏，前三种为主电网，后三种为配电网。以东京为例，在都市复合高密度电缆网地区的22千伏配电方式主要有点网式：格网配电房是即将一个地区多台22千伏变压器低压侧全部通过熔丝实联形成格子状，低压负荷由格网上接出；电网配电方式及对集中的较大负荷如大楼等适用。

             日本东京电力公司供电可靠性位于世界最高水平之列。1986年以后的供电可靠率均在99.99%以上，对应的用户平均停电时间基本在0.876小时（约53分钟以下）。到2008年，东经典王永华平均停电时间仅为3分钟，系统平均停电频率0.12次。如此高的供电可考虑离不开用户符合管理系统（DAS）的功劳，1986年~1990年，九州电力实现100%开关的远动化；到2001年，在九州电力已有80个DAS系统投运。

              日本按地区有九个电力公司提供电力服务，由于各个公司的具体情况不同，各电力公司在提高配电可靠性的侧重点也不一样。日本九州电力与东京电力基本实现了中压馈线自动化。东京区内人口密度大，自然环境相对稳定，东京电力公司应次强调设备的预防维护，在配电网建设中主要着眼于以设备安全性和可靠性的投入提高供电质量。

               九州电力的配电网主要以架空为主，地下电缆只占不到4%比例，并且由于地处日本最南端，自然灾害导致的线路故障在所难免，因此应该在事故处理和供电恢复上花功夫，推广了配电自动化技术。此外，在提高可靠性方面，九州电力公司主要采用两种措施：一是预防维护体制。提高设备对异常电压（雷电过电压或开关过电压）、异常电流（过负荷或短路）以及异常环境（盐害、灰尘、气体、台风及水灾）的耐受水平，指定用电设备合理的运行、维护和检测制度、加强多设备老化、破损的检查，预防不必要的事故发生。二是事故维修体制。强调在事故发生后的故障处理能力，包括电网双重化、故障点快速定位、故障隔离、健全用电区间的恢复供电，在必要的情况下还需要提供应急电源；1970年完成了全部约500处变电站远方信息的收集；1994年实现了对全部开关的远方控制；到2000年为止共完成77个供电营业所计算机自动化控制系统的改造，并在2002年完成全部电力公司配电营业所计算机自动化控制系统的改造。